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《基于頻率采樣法fir帶通濾波器設(shè)計》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、**大學電子信息工程學院DSP課程設(shè)計報告題目:基于頻率采樣法的FIR帶通濾波器的設(shè)計專業(yè)班級:通信工程組員:***指導老師:***2011年6月13日15目錄一、設(shè)計目的………………………………………………3二、設(shè)計要求………………………………………………3三、設(shè)計原理………………………………………………4四、程序代碼………………………………………………6五、調(diào)試分析………………………………………………12六、設(shè)計總結(jié)………………………………………………13七、設(shè)計心得………………………………………………13八、參考文獻…………………………………
2、……………15一、設(shè)計目的:1、掌握用頻率取樣法設(shè)計FIRDF的方法,并掌握該方法的MATLAB編程。2、熟悉頻率取樣理論,熟悉內(nèi)插函數(shù)及其應用。3、了解FIRDF的頻率特性和相位特性,觀察過渡帶取樣點對濾波器幅頻特性的影響。二、設(shè)計內(nèi)容:基于MATLAB結(jié)合FFT和IFFT,利用頻率采樣法設(shè)計FIR數(shù)字帶通濾波器,然后用自己設(shè)計的濾波器對采集的加噪后的語音信號進行濾波,并將濾波前后的信號進行比較,回放語音信號。三、設(shè)計原理:FIR濾波器的單位脈沖響應是有限長的(),其z變換為的(N-1)階多項式:可得FIR濾波器的系統(tǒng)差分方程:15因此,F(xiàn)IR濾
3、波器又稱為卷積濾波器。FIR濾波器的頻率響應表達式為:信號通過FIR濾波器不失真條件是在通帶內(nèi)具有恒定的幅頻特性和相位線性特性。理論上可以證明:當FIR濾波器的系數(shù)滿足下列中心對稱條件:時,濾波器設(shè)計在逼近平直幅頻特性的同時,還能獲得嚴格的線性相位特性。線性相位FIR濾波器的相位滯后和群延遲在整個頻帶上是相等且不變的。對于一個N階的線性相位FIR濾波器,群延遲為常數(shù),即濾波后的信號簡單地延遲常數(shù)個時間步長。這一特性使通帶頻域內(nèi)信號通過濾波器后仍保持原有波形形狀而無相位失真。FIR濾波器設(shè)計的方法很多,如窗函數(shù)法、頻率采樣法以及其他的各種優(yōu)化設(shè)計方法
4、,本次課程設(shè)計使用頻率采樣法設(shè)計FIR帶通濾波器。頻率采樣法是從頻域出發(fā)。因為有限長序列h(n)又可用其離散傅立葉變換H(k)來唯一表示,H(k)與所要求的FIR濾波器系統(tǒng)函數(shù)Hd(z)之間存在著頻率取樣關(guān)系。即Hd(z)在Z平面單位圓上按角度等分的取樣值等于Hd(k)的各相應值,就以此Hd(k)值作為實際FIR數(shù)字濾波器頻率特性的取樣值H(k),或者說H(k)正是所要求的頻率響應H(ejw)的N各等間隔的取樣值。頻率采樣法就是根據(jù)頻域采樣理論,由濾波特性指標構(gòu)造希望逼近的濾波器頻響函數(shù)Hd(ejω),對其在[0,2π]上采樣得到:15然后,就可求
5、出單位脈沖響應h(n),或是系統(tǒng)函數(shù)H(z)。這樣,h(n)或是H(z)就是濾波器的設(shè)計結(jié)果。頻率取樣法設(shè)計的基本思想:把給出的理想頻率響應進行取樣,通過IDFT從頻譜樣點直接求得有限脈沖響應。其設(shè)計過程如下頻率取樣法的關(guān)鍵是正確確定數(shù)字頻域系統(tǒng)函數(shù)H(k)在Ω∈[0,2π]內(nèi)的N個樣點,其約束條件為H(k)=H(N-k)?(m)=-?(N-m)0≤k≤N-1頻率采樣法的優(yōu)點是可以在頻域直接設(shè)計,并且適合最優(yōu)化設(shè)計;缺點是采樣頻率只能等于的整數(shù)倍,因而不能確保截止頻率的自由取值,要想實現(xiàn)自由地選擇截止頻率,必須增加采樣點數(shù)N,但是這又使計算量加大。
6、15四、程序代碼:語音程序:filename='111';[s,fs,nbits]=wavread(filename);sound(s,fs,nbits);%回放語音信號n=length(s);%求出語音信號的長度t=0:1/fs:(n-1)/fs;Y=fft(s);%傅里葉變換figure(1)subplot(2,1,1);plot(s);title('原始信號波形');gridonsubplot(2,1,2);plot(abs(Y));title('原始信號頻譜')sound(s,fs);gridon仿真結(jié)果:圖一帶通濾波器程序:N=40;al
7、fa=(40-1)/2;k=0:N-1;w1=(2*pi/N)*k;T1=0.109021;T2=0.59417456;hrs=[zeros(1,5),T1,T2,ones(1,7),T2,T1,zeros(1,9),T1,T2,ones(1,7),T2,T1,zeros(1,4)];hdr=[0,0,1,1,0,0];wd1=[0,0.2,0.35,0.65,0.8,1];k1=0:floor((N-1)/2);k2=floor((N-1)/2)+1:N-1;angH=[-alfa*(2*pi)/N*k1,alfa*(2*pi/N*(N-k2))
8、];H=hrs.*exp(j*angH);h=real(ifft(H));[db,mag,pha,grd,w]=freqz